Розв'язання

Приклад виконання задачі 1

Визначення стійкості промислового обладнання у надзвичайних ситуаціях до дії ударної хвилі при вибуху газоповітряної суміші

Вихідні дані:

- ємність з вуглеводневим газом Q=8 т;

- трансформатор віддалений від можливої точки вибуху на відстань r=200 м;

- площа трансформатора S=20 м²;

- маса трансформатора m=20000 кг;

- коефіцієнт аеродинамічного опору С_х=1,6 (значення коефіцієнтів за табл. 1.3);

- коефіцієнт тертя f=0,2 (значення коефіцієнтів за табл. 1.4);

- плече сили ваги а=5 м;

- плече сили, що зміщує h=2 м.

Визначити:

1. Можливість зсуву, перекидання трансформатора при дії ударної хвилі вибуху газоповітряної суміші.

2. Скласти таблиці результатів при зсуві трансформатора і при перекиданні.

3. В обраному масштабі накреслити схему зон осередку вибуху газоповітряної суміші (ГПС). Положення трансформатора в осередку вибуху ГПС.

1. Визначаємо радіус зони детонаційної хвилі за формулою:

2. Визначаємо радіус зони дії продуктів вибуху за формулою:

r_ІІ=1,7·r_I =1,7·35=59,5 (м).

3. Визначаємо положення трансформатора в зонах вогнища вибуху шляхом порівняння відстані від ємності з газом з радіусами зон (рис. 1.1) Оскільки r>r_І і r>r_ІІ, робимо висновок, що трансформатор знаходиться в зоні дії повітряної ударної хвилі r_ІІІ (III зона).

Рис. 1.1. Розташування трансформатора у вогнищі вибуху газоповітряної суміші:

I – зона детонаційної хвилі з радіусом r_I;

II – зона дії продуктів вибуху з радіусом r_II;

III – зона повітряної ударної хвилі з радіусом r_III.

4. Визначаємо відносну величину Ψ за формулою:

5. Визначаємо надлишковий тиск повітряної ударної хвилі для III зони при Ψ<2 за формулою:

Примітка. Якщо відносна величина Ψ≥2, то надлишковий тиск для III зони визначається за формулою:

6. Визначаємо тиск швидкісного напору за формулою:

7. Визначаємо силу, що зміщує трансформатор за формулою:

P_см= C_х · S_max· DP_ск=1,6·20·3,1=99,2 (кН),

де P_см – сила, що зміщує, кН;

C_х – коефіцієнт аеродинамічного опору (див. табл. 1.3), в наведеному прикладі трансформатор має форму куба, отже для куба C_х=1,6;

S_max – максимальна площа трансформатора, м².

8. Визначаємо силу тертя за формулою (для незакріпленого трансформатора):

F_тр= m · g · f = 20000·9,8·0,2=39,2 (кН),

де F_тр – сила тертя, кН;

m – маса трансформатора, за вихідними даними m=20000 (кг);

f – коефіцієнт тертя (див. табл. 1.4), приймемо що трансформатор металевий і встановлений на бетонну основу, тоді для тертя метала по бетону коефіцієнт знаходиться в діапазоні від 0,2 до 0,6, для подальшого розв’язку задачі приймаємо f=0,2;

g – прискорення вільного падіння, g=9,8 (м/с²).

9. Визначаємо можливість зсуву трансформатора, для чого повинна виконуватись умова:

Р_см>F_тр.

У наведеному прикладі Р_см=99,2 (кН) > F_тр=39,2 (кН), тобто умова виконується.

10. Робимо висновок про стійкість трансформатора до зсуву. Трансформатор при очікуваному надлишковому тиску·DP_ІІІ=30,1 (кПа) – зміщується.

11. Визначаємо максимальну величину швидкісного напору, при якому зсув ще не відбудеться за формулою:

12. Визначаємо максимальний надлишковий тиск, при якому зсув ще не відбудеться за формулою:

13. Результати оцінки стійкості трансформатора до зсуву ударною хвилею зводимо в табл. 1.1.

Таблиця 1.1

Дата добавления: 2014-11-29